誘導結合型アンテナユニット及びプラズマ処理装置
【課題】真空容器に着脱が容易で真空容器内に高密度な放電プラズマを生成する誘導結合型アンテナユニットを提供する。また、これらの誘導結合型アンテナユニットを複数個用いた任意の面積で生産性の高いプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】本誘導結合型アンテナユニットは、誘電体筐体１１と、該筐体の蓋体１２と、該蓋体に装着したＵ字形のアンテナ導体１４とからなり、該アンテナ導体のＵ字形部分が前記筐体内に収容され、一体化された構造とする。アンテナ導体として金属パイプを採用し、そのＵ字形部分に細孔１５を設け、前記筐体内に冷却ガスを噴射させてアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却できる構成とする。該アンテナユニットをプラズマ処理装置の真空容器壁に設けた開口部に容易に着脱できる構造とする。また、当該誘導結合型アンテナユニットを複数個配列して任意の処理面積を有する生産性の高いプラズマ処理装置を構成する。
【解決手段】本誘導結合型アンテナユニットは、誘電体筐体１１と、該筐体の蓋体１２と、該蓋体に装着したＵ字形のアンテナ導体１４とからなり、該アンテナ導体のＵ字形部分が前記筐体内に収容され、一体化された構造とする。アンテナ導体として金属パイプを採用し、そのＵ字形部分に細孔１５を設け、前記筐体内に冷却ガスを噴射させてアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却できる構成とする。該アンテナユニットをプラズマ処理装置の真空容器壁に設けた開口部に容易に着脱できる構造とする。また、当該誘導結合型アンテナユニットを複数個配列して任意の処理面積を有する生産性の高いプラズマ処理装置を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導結合型高周波アンテナ及び該高周波アンテナを用いたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイやアモルファス太陽電池などが著しく大型化するのに伴い、これらのデバイスに用いられるガラス基板サイズも非常に大きくなり、基板表面を処理するプラズマ処理装置も大型化してきた。放電プラズマを用いて基板表面に所望の薄膜を形成する、或いは基板表面をエッチング処理する等のプラズマ処理装置として複数の小型アンテナを真空容器周辺に分散して配置し、各小型アンテナに高周波電流を流して発生する電磁界を用いて放電プラズマを発生させる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）方式が開発されている。
【０００３】
一般的に、ＩＣＰ は容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitive Coupled Plasma） に較べて低ガス圧力下でも高密度で、電子温度が低く、イオンエネルギーの小さいプラズマが得られる技術として知られている。複数の小型アンテナを分散して配置したＩＣＰ方式のプラズマ生成装置が特許文献１に開示されている。このプラズマ生成装置は、真空容器の壁面に設けられた開口部にコの字形又はＵ字形の誘導結合型アンテナを配置するものである。
【０００４】
真空容器内部にアンテナ導体を導入する内部アンテナ方式のプラズマ処理装置では、アンテナ導体と放電プラズマとの間に静電界が発生する。一般に、内部アンテナ方式ではプラズマに対してアンテナ自体に負の直流自己バイアス電圧が発生する。このバイアス電圧によってプラズマ中のイオンが加速されてアンテナ導体に入射し、アンテナ導体自身がスパッターされる。
【０００５】
例えば、アンテナ導体が銅であれば、スパッターされた銅原子や銅イオンが放電プラズマ中に混入して、真空容器の内壁や被処理基板表面に付着し、堆積する。薄膜を形成する場合であれば、薄膜中に不純物として混入する等の課題がある。この不純物の混入を防止するため、アンテナ導体の外周を石英等の誘電体パイプで覆うことが一般に行われている。例えば、特許文献２では、直径６ｍｍの銅パイプアンテナ導体の外周に内径１５ｍｍの石英パイプで絶縁被覆を施した技術が開示されている。
【０００６】
しかし、真空容器内にアンテナ導体を導入する前記方式では、高周波電流によるアンテナ導体及び前記誘電体パイプの温度上昇が激しく、アンテナ導体及び誘電体パイプの温度上昇を抑制するため、冷却する必要があった。アンテナ導体をパイプ状として冷却水を循環する方法が採用されているが、誘電体パイプの冷却は行われていないため、高周波電力を大きくすると、前記誘電体パイプは６００℃以上に加熱される等の課題があった。
【０００７】
また、前記アンテナ導体パイプの導入端部は真空シールしながら給排水管との接続、高周波電力給電端子、或いは接地端子との電気的な接続などを合わせ持つため、構成が複雑となるのみならず、アンテナの脱着、保守点検等に時間を要するなどの課題があった。更に、コの字形又はＵ字形のアンテナ導体に合わせてアンテナ導体の外周を石英等の絶縁材料パイプで覆う加工は煩雑で、高価であるという課題があった。前記構造では、機械的衝撃或いは熱的応力により絶縁材料パイプが破損し易い等の課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２２８３５４号公報
【特許文献２】特開平１１−３１７２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記困難な課題に鑑み、真空容器壁に穿孔された開口部に容易に脱着でき、保守点検が容易にできる誘導結合型アンテナユニット（以下、ＩＣＰアンテナユニットと略記する）を安価に提供することを目的としている。また、高密度の放電プラズマを効率よく、安定に発生させることを目的としている。更に、当該ＩＣＰアンテナユニットを複数個用いることによって、任意の大きさの放電プラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は高周波放電プラズマ処理装置に使用される誘導結合型高周波アンテナを開発する過程で発明されたもので、前記困難な課題を解決できたものである。本発明は、誘電体筐体と、コの字形又はＵ字形等の誘導結合型アンテナ導体（以下、ＩＣＰアンテナ導体と略記する）と、該ＩＣＰアンテナ導体を取り付けた蓋体とが一体化されたＩＣＰアンテナユニットであることを特徴とする。前記ＩＣＰアンテナ導体の給電側導入部及び接地側導入部は前記蓋体に貫通装着、又はフィードスルーを介して装着され、ＩＣＰアンテナ導体のコの字形部分又はＵ字形部分が前記誘電体筐体内に収容されていることを特徴とする。本発明によるＩＣＰアンテナユニットは高周波プラズマ処理装置等の真空容器壁に穿孔された開口部に着脱できる構成とする。
【００１１】
前記ＩＣＰアンテナ導体の給電側導入部を前記蓋体の長手方向の一方の端部に、接地側導入部を他方の端部に配置し、前記ＩＣＰアンテナ導体のコの字形部分又はＵ字形部分が前記誘電体筐体内の底板にほぼ平行に設置する。
【００１２】
本発明によれば、前記ＩＣＰアンテナのアンテナ導体部分の形状はコの字形、Ｕ字形、Ｎ字形又はＭ字形とすることができ、その形状が作る平面が前記誘電体筐体内の底板又は側板にほぼ平行に配置されていることを特徴とする。前記形状のＩＣＰアンテナ導体の全長は給電する高周波の４分の１波長以下であることが望ましい。また、前記誘導結合型アンテナ導体のコの字形又はＵ字形部分が作る長方形の長辺に対する短辺（アンテナ導体の平行部分の間隔）の比が０．０５乃至０．５であることが好ましい。
【００１３】
前記誘電体筐体は金属酸化物、窒化物、炭化物、又はフッ化物等、高周波電界に対して誘電体損失の小さい誘電体材料で構成されることが望ましい。好適な誘電体材料としては石英、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素又は炭化硅素などである。また、前記誘電体筐体は、その開口部周辺に鍔部を設け、該鍔部と前記蓋体とがシール部材を挟持して固定され、一体化された構成とする。
【００１４】
前記高周波アンテナ導体を金属パイプ、例えば銅パイプとし、前記誘電体筐体内に収容されている部分に多数個の細孔を設け、該細孔から誘電体筐体内に冷却ガスを噴出させてＩＣＰアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却する構造とする。ＩＣＰアンテナ導体パイプに設けた前記細孔は前記誘電体筐体内壁面に冷却ガスをほぼ均一に吹き付けるように細孔の位置、方向を決めることが望ましい。前記アンテナ導体は電気伝導率及び熱伝導率の高い金属導電体が好ましく、銅パイプやアルミニウムパイプを使用することができる。
【００１５】
前記蓋体には排気口を設け、該排気口と前記アンテナ導体パイプとを熱交換器及びポンプを介してフレキシブルチューブで連結する。冷却ガスを循環させすることよって、ＩＣＰ
アンテナ導体及び前記誘電体筐体を冷却する。冷却ガスは空気でもよいが、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスであることが望ましい。
【００１６】
更に、本発明によるＩＣＰアンテナユニットをプラズマ処理装置の真空容器壁に設けた開口部に真空シール部材を挟持して装着することによって、真空容器内を所定の真空度に維持することができ、ＩＣＰアンテナユニットの脱着及び保守点検等が容易なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００１７】
前記ＩＣＰアンテナ導体の一端は整合器を介して高周波電源に接続し、他端は接地する。必要に応じて、コンデンサを介して接地することができる。ＩＣＰアンテナ導体の一端に高周波電力を給電してＩＣＰアンテナ導体に高周波電流を流すことによって、真空容器内に原料ガスの放電プラズマを発生させることができる。高周波電力としては、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を給電することができるが、この周波数に限定されるものではない。
【００１８】
更に、本発明によれば、前記真空容器壁の一部、例えば、天板に一定間隔で複数の開口部を設け、各開口部に前記ＩＣＰアンテナユニットを装着して各ＩＣＰアンテナ導体に高周波電力を給電すれば、真空容器内の大面積にわたって均一な放電プラズマを発生させることができる。また、各ＩＣＰアンテナユニットに給電する高周波電力を制御することによって放電プラズマの密度分布を調整、均一化するこができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、プラズマ処理装置に着脱が容易で、保守点検が容易なＩＣＰアンテナユニットを安価に提供することができる。また、高密度の放電プラズマを効率よく、安定に発生させることができる。更に、複数個のＩＣＰアンテナユニットを用いることによって、任意の大きさのプラズマ処理装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のＩＣＰアンテナユニットを説明するための断面模式図である。
【図２】高周波電力と放電プラズマ密度の関係を示す図である。
【図３】ＩＣＰアンテナ導体の形状の平面概略図である。
【図４】本実施例３で採用したＩＣＰアンテナユニットの主要部断面概略図である。
【図５】複数個のＩＣＰアンテナユニットを装着した実施例４を説明するための、平面概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明によるＩＣＰアンテナユニットの好適な形態は、誘電体製の筐体と、該筐体の蓋体と、該蓋体に取り付けたコの字形又はＵ字形等のＩＣＰアンテナ導体とからなり、該アンテナ導体のコの字形部分又はＵ字形部分が前記筐体内に収容された構造とする。前記ＩＣＰアンテナ導体は前記蓋体に貫通して装着するか、又はフィードスルーを介して装着する。ＩＣＰアンテナ導体として、例えば銅パイプを採用し、そのコの字形部分又はＵ字形部分に細孔を設け、前記筐体内に冷却ガスを噴射させ、ＩＣＰアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却できる構造とする。
【００２２】
本発明によるＩＣＰアンテナユニットはプラズマ処理装置等の真空容器壁に穿孔された開口部に真空シール部材を挟持して装着して使用する。前記ＩＣＰアンテナ導体の一方の給電端子は高周波電源に接続し、他方の端子は直接又はコンデンサを介して接地する。更に,前記高周波プラズマ処理装置等の真空容器壁に複数の開口部を設け、各開口部に真空シール部材を挟持して本発明によるＩＣＰアンテナユニットを装着することによって任意の面積の放電プラズマを発生させることができる。
【実施例１】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
1237178928734_0
は、本発明を実施するために好適に利用可能なＩＣＰアンテナユニットを示す概略断面図である。このＩＣＰアンテナユニットは、誘電体筐体１１と蓋体１２及び該蓋体に取り付けたコの字形のＩＣＰアンテナ導体１４で構成した。アンテナ導体１４には外径６．４ｍｍの銅パイプを採用し、フィードスルー１６を介して前記蓋体１２に取り付けた。蓋体とフィードスルー１６及びフィードスルーとＩＣＰアンテナ導体１４は真空シール部材２１を介して装着し、ガス漏れが起こらないように構成した。
【００２４】
前記誘電体筐体は直方体形状で、その内法寸法は、短辺１．８ｃｍ、長辺１３ｃｍ、深さ５ｃｍとした。前記ＩＣＰアンテナ導体１４の平坦部１４ａの長さは１０ｃｍとし、アンテナ導体と誘電体筐体内底板（誘電体窓部１７）との間隔は０．６ｃｍとなるように調整した。
【００２５】
ＩＣＰアンテナ導体１４の前記誘電体筐体内に存在するコの字形部分には多数の細孔１５を設けた。該細孔は前記誘電体筐体の内壁面に冷却ガスをほぼ均一に噴射するように開けた。前記蓋体には排気口１８を設け、該排気口とＩＣＰアンテナ導体パイプとの間は熱交換器（図示せず）とポンプ（図示せず）をフレキシブルチューブ２２で連結した。前記冷却ガスはアンテナ導体パイプの両端から導入し、前記蓋体に設けた排気口から回収した。
【００２６】
本実施例で開示した上記ＩＣＰアンテナユニットを真空容器の天板２３の開口部２４に真空シール部材２１を介挿して装着し、ＩＣＰアンテナ導体１４の一方の給電端子１９は整合器（図示せず）を介して高周波電源２０に接続し、もう一方の給電端子は接地した。真空容器内にガス圧力１パスカルのアルゴンと水素の混合ガスを導入し、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１ｋＷの高周波電力を供給して真空容器内に放電プラズマを発生させた。
【００２７】
放電プラズマは真空容器内に充満し、誘電体筐体１１の窓部１７面から１０ｃｍ離れた真空容器内のプラズマ密度は１．２×１０１１／ｃｍ３であった。図２に示すように、プラズマ密度は高周波電力にほぼ比例して増加する。また、ＩＣＰアンテナ導体面からの距離にほぼ反比例して減少することが明らかになった。
【００２８】
本実施例では、前記冷却ガスとして窒素ガスを循環させることによって、ＩＣＰアンテナ導体及び誘電体筐体の温度を８０℃以下に保持することができた。冷却ガスとしては大気を循環することも可能であり、大気を循環する場合は、熱交換器は不要で前記ＩＣＰアンテナ導体パイプから導入して前記蓋体に設けた排気口１８から排気することによって冷却することができる。
【実施例２】
【００２９】
本発明に係る第２実施例で用いたＩＣＰアンテナユニットのＩＣＰアンテナ導体の概略平面図を図３に示す。図３（ａ）に示すＩＣＰアンテナ導体は実施例１で採用したものであり、実施例２で採用したＩＣＰアンテナ導体は図３（ｂ）に示す形状のものである。ＩＣＰアンテナ導体の給電側導入部２７と接地側導入部２８を蓋体１２の一方の端部に取り付け、前記ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分は導入部分に対してほぼ直角に折り曲げられ、該Ｕ字形部分の囲む面が前記誘電体筐体内部１３の底板（誘電体窓部１７）にほぼ平行になるように構成した。前記アンテナ導体１４のＵ字形部分の長さは１０ｃｍ、その間隔は３ｃｍとした。
【００３０】
本実施例で用いたＵ字形アンテナ導体の場合、アンテナ導体の平行な部分は高周波電流が相互に逆方向に流れるため、発生する磁力線はアンテナ導体の平行部分で囲まれる面に垂
直に発生し、その磁界強度は実施例１の場合の約２倍になる。従って、比較的小さな高周波電力で放電プラズマを発生させることができ、また、放電が起こり難い低いガス圧領域、例えば０．５パスカル以下でも放電プラズマを安定に発生させることができる効果がある。
【００３１】
図３（ｂ）に示す形状のＩＣＰアンテナ導体を用いた前記ＩＣＰアンテナユニットを前記真空容器の天板２３の開口部２４に真空シール部材２１を挟持して装着し、ＩＣＰアンテナ導体１４の一方の給電端子１９に整合器（図示せず）を介して高周波電源２０を接続し、もう一方の給電端子は接地した。実施例１と同条件で放電プラズマを発生させた。誘電体筐体１１の窓部１７面から１０ｃｍ離れた真空容器内のプラズマ密度は１．８×１０１１／ｃｍ３であった。
【００３２】
本発明によれば、ＩＣＰアンテナ導体はコの字形とＵ字形に限られるものではなく、図３（ｃ）に示すように、Ｎ字形やＳ字形等とすることができる。一般に、円形のＩＣＰアンテナ導体が用いられる。円形アンテナの場合、半径をｒ、電流をＩとするとき、中心部に発生する磁界の強さＨｏは次式で表される。
Ｈｏ＝Ｉ／２ｒ
一方、本発明によるＵ字形ＩＣＰアンテナ導体の平行部分の間隔をｄとすると、中心部の磁界の強さＨ11は次式、
Ｈ11＝２Ｉ／πｄ
で表される。Ｕ字形アンテナにすると、磁界の強さは円形アンテナの（４ｒ／πｄ）倍になる。アンテナ導体の平行部分の間隔に反比例するため、間隔を狭くすることによって誘導磁界の強さを大きくすることができる。本実施例では、同じ長さのアンテナ導体を用いた場合、円形アンテナの約１．７倍の磁界強度が得られた。なお、前記ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分が囲む長方形の長辺の長さＬに対する平行部分の間隔ｄの比ｄ／Ｌは特に限定されるものではないが、０．０５乃至０．５であることが望ましい。
【実施例３】
【００３３】
第３の実施例で採用したＩＣＰアンテナユニットの主要部断面概略図を図４に示す。ＩＣＰアンテナ導体１４は、外径６．４ｍｍの銅パイプを図４に示すような形状に整形加工したものを用いた。該ＩＣＰアンテナ導体の給電側導入部２７と接地側導入部２８を前記蓋体１２のほぼ中央部に設け、前記ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分の囲む面が誘電体筐体１１の長辺側板とほぼ平行になるように装着した。ＩＣＰアンテナ導体１４と誘電体筐体１１の側板との間隔は５ｍｍとした。
【００３４】
本実施例では、蓋体１２を絶縁体材料で作製し、フィードスルーを省略した。ＩＣＰアンテナ導体１４は蓋体１２にガスシール部材２１を介して直接取り付けた。前記ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分の周辺に多数の細孔を設け、冷却ガスを噴出させてアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却した。冷却ガスは蓋体１２に設けた排気口１８から回収した。
【００３５】
前記実施例１と同様にＩＣＰアンテナユニットを真空容器２３の開口部２４に装着した。アンテナ導体のＵ字形部分が真空容器の内壁面より内側に突出するように装着した。一方の給電端子１９に整合器（図示せず）を介して高周波電源２０を接続し、他方の給電端子は接地した。真空容器内にガス圧力０．５パスカルのアルゴンと水素の混合ガスを導入し、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１ｋＷの高周波電力を供給して真空容器内に放電プラズマを発生させた。
【００３６】
放電プラズマは真空容器内に充満し、誘電体筐体１１の窓部１７面から１０ｃｍ離れた真空容器内のプラズマ密度は２．２×１０１１／ｃｍ３であった。実施例２の場合は、ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分が囲む面が真空容器の内壁面に平行であるため、発生する電
磁界の片面の電力しか活用できなかったが、本実施例では、ＩＣＰアンテナ導体が囲む面の両側の誘導電磁界を活用することができる。また、アンテナ導体が発生する磁力線は真空容器の内壁面にほぼ平行に発生する。従って、プラズマ中の電子は当該磁力線に束縛されて真空容器表面への散逸が抑制されるため、真空容器内に高密度の安定した放電プラズマを発生させることができる。
【実施例４】
【００３７】
複数個のＩＣＰアンテナユニットを使用した実施例について説明する。真空容器の一部である天板に２個の前記ＩＣＰアンテナユニットを装着した実施例について、ＩＣＰアンテナ導体の配置平面図を図５に示す。本実施例では、１組２個のＩＣＰアンテナユニットで構成し、両アンテナユニットは所定間隔で配置してある。両方のＩＣＰアンテナ導体１４の給電端子は給電バー２５で連結し、該給電バー２５の中心部に高周波電力給電点を設けた。また、接地側給電端子も同様に連結し、その中心部に給電点を設けて接地した。
【００３８】
給電点と両アンテナの給電端子までの距離はほぼ同一とし、給電点から見た高周波電力に対する両ＩＣＰアンテナユニットのインピーダンスが等価になるように給電点の位置を調整した。真空容器内にガス圧力０．５パスカルのアルゴンと水素の混合ガスを導入し、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１ｋＷの高周波電力を前記給電点に給電して真空容器内に放電プラズマを励起した。
【００３９】
本実施例では、２個の各ＩＣＰアンテナユニットとも真空容器内にほぼ同様な放電プラズマを発生させることができた。天板面からある距離におけるプラズマ密度分布は各アンテナユニットの間隔、放電ガス圧力、高周波電力等によって変化するが、一様なプラズマ密度分布を得る条件は設計事項であって、任意の面積の放電プラズマを発生させることが可能である。
【００４０】
上記実施例では、１組２個のＩＣＰアンテナユニットについて説明したが、２個に限定されるものではなく、３個、４個でもよい。更に、複数個のＩＣＰアンテナユニットからなる複数組を配置することによって、大面積の放電プラズマを発生させることができ、量産性に優れたプラズマ処理装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１１・・誘電体筐体、１２・・蓋体、１３・・筐体内部、１４・・アンテナ導体、１５・・ガス噴出口、１６・・フィードスルー、１７・・誘電体窓部、１８・・排気口、１９・・給電端子、２０・・高周波電源、２１・・真空シール部材、２２・・ガスチューブ、２３・・真空容器、２４・・開口部、２５・・給電バー、２６・・鍔部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導結合型高周波アンテナ及び該高周波アンテナを用いたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶ディスプレイやアモルファス太陽電池などが著しく大型化するのに伴い、これらのデバイスに用いられるガラス基板サイズも非常に大きくなり、基板表面を処理するプラズマ処理装置も大型化してきた。放電プラズマを用いて基板表面に所望の薄膜を形成する、或いは基板表面をエッチング処理する等のプラズマ処理装置として複数の小型アンテナを真空容器周辺に分散して配置し、各小型アンテナに高周波電流を流して発生する電磁界を用いて放電プラズマを発生させる誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）方式が開発されている。
【０００３】
一般的に、ＩＣＰ は容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitive Coupled Plasma） に較べて低ガス圧力下でも高密度で、電子温度が低く、イオンエネルギーの小さいプラズマが得られる技術として知られている。複数の小型アンテナを分散して配置したＩＣＰ方式のプラズマ生成装置が特許文献１に開示されている。このプラズマ生成装置は、真空容器の壁面に設けられた開口部にコの字形又はＵ字形の誘導結合型アンテナを配置するものである。
【０００４】
真空容器内部にアンテナ導体を導入する内部アンテナ方式のプラズマ処理装置では、アンテナ導体と放電プラズマとの間に静電界が発生する。一般に、内部アンテナ方式ではプラズマに対してアンテナ自体に負の直流自己バイアス電圧が発生する。このバイアス電圧によってプラズマ中のイオンが加速されてアンテナ導体に入射し、アンテナ導体自身がスパッターされる。
【０００５】
例えば、アンテナ導体が銅であれば、スパッターされた銅原子や銅イオンが放電プラズマ中に混入して、真空容器の内壁や被処理基板表面に付着し、堆積する。薄膜を形成する場合であれば、薄膜中に不純物として混入する等の課題がある。この不純物の混入を防止するため、アンテナ導体の外周を石英等の誘電体パイプで覆うことが一般に行われている。例えば、特許文献２では、直径６ｍｍの銅パイプアンテナ導体の外周に内径１５ｍｍの石英パイプで絶縁被覆を施した技術が開示されている。
【０００６】
しかし、真空容器内にアンテナ導体を導入する前記方式では、高周波電流によるアンテナ導体及び前記誘電体パイプの温度上昇が激しく、アンテナ導体及び誘電体パイプの温度上昇を抑制するため、冷却する必要があった。アンテナ導体をパイプ状として冷却水を循環する方法が採用されているが、誘電体パイプの冷却は行われていないため、高周波電力を大きくすると、前記誘電体パイプは６００℃以上に加熱される等の課題があった。
【０００７】
また、前記アンテナ導体パイプの導入端部は真空シールしながら給排水管との接続、高周波電力給電端子、或いは接地端子との電気的な接続などを合わせ持つため、構成が複雑となるのみならず、アンテナの脱着、保守点検等に時間を要するなどの課題があった。更に、コの字形又はＵ字形のアンテナ導体に合わせてアンテナ導体の外周を石英等の絶縁材料パイプで覆う加工は煩雑で、高価であるという課題があった。前記構造では、機械的衝撃或いは熱的応力により絶縁材料パイプが破損し易い等の課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２２８３５４号公報
【特許文献２】特開平１１−３１７２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記困難な課題に鑑み、真空容器壁に穿孔された開口部に容易に脱着でき、保守点検が容易にできる誘導結合型アンテナユニット（以下、ＩＣＰアンテナユニットと略記する）を安価に提供することを目的としている。また、高密度の放電プラズマを効率よく、安定に発生させることを目的としている。更に、当該ＩＣＰアンテナユニットを複数個用いることによって、任意の大きさの放電プラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は高周波放電プラズマ処理装置に使用される誘導結合型高周波アンテナを開発する過程で発明されたもので、前記困難な課題を解決できたものである。本発明は、誘電体筐体と、コの字形又はＵ字形等の誘導結合型アンテナ導体（以下、ＩＣＰアンテナ導体と略記する）と、該ＩＣＰアンテナ導体を取り付けた蓋体とが一体化されたＩＣＰアンテナユニットであることを特徴とする。前記ＩＣＰアンテナ導体の給電側導入部及び接地側導入部は前記蓋体に貫通装着、又はフィードスルーを介して装着され、ＩＣＰアンテナ導体のコの字形部分又はＵ字形部分が前記誘電体筐体内に収容されていることを特徴とする。本発明によるＩＣＰアンテナユニットは高周波プラズマ処理装置等の真空容器壁に穿孔された開口部に着脱できる構成とする。
【００１１】
前記ＩＣＰアンテナ導体の給電側導入部を前記蓋体の長手方向の一方の端部に、接地側導入部を他方の端部に配置し、前記ＩＣＰアンテナ導体のコの字形部分又はＵ字形部分が前記誘電体筐体内の底板にほぼ平行に設置する。
【００１２】
本発明によれば、前記ＩＣＰアンテナのアンテナ導体部分の形状はコの字形、Ｕ字形、Ｎ字形又はＭ字形とすることができ、その形状が作る平面が前記誘電体筐体内の底板又は側板にほぼ平行に配置されていることを特徴とする。前記形状のＩＣＰアンテナ導体の全長は給電する高周波の４分の１波長以下であることが望ましい。また、前記誘導結合型アンテナ導体のコの字形又はＵ字形部分が作る長方形の長辺に対する短辺（アンテナ導体の平行部分の間隔）の比が０．０５乃至０．５であることが好ましい。
【００１３】
前記誘電体筐体は金属酸化物、窒化物、炭化物、又はフッ化物等、高周波電界に対して誘電体損失の小さい誘電体材料で構成されることが望ましい。好適な誘電体材料としては石英、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素又は炭化硅素などである。また、前記誘電体筐体は、その開口部周辺に鍔部を設け、該鍔部と前記蓋体とがシール部材を挟持して固定され、一体化された構成とする。
【００１４】
前記高周波アンテナ導体を金属パイプ、例えば銅パイプとし、前記誘電体筐体内に収容されている部分に多数個の細孔を設け、該細孔から誘電体筐体内に冷却ガスを噴出させてＩＣＰアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却する構造とする。ＩＣＰアンテナ導体パイプに設けた前記細孔は前記誘電体筐体内壁面に冷却ガスをほぼ均一に吹き付けるように細孔の位置、方向を決めることが望ましい。前記アンテナ導体は電気伝導率及び熱伝導率の高い金属導電体が好ましく、銅パイプやアルミニウムパイプを使用することができる。
【００１５】
前記蓋体には排気口を設け、該排気口と前記アンテナ導体パイプとを熱交換器及びポンプを介してフレキシブルチューブで連結する。冷却ガスを循環させすることよって、ＩＣＰ
アンテナ導体及び前記誘電体筐体を冷却する。冷却ガスは空気でもよいが、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスであることが望ましい。
【００１６】
更に、本発明によるＩＣＰアンテナユニットをプラズマ処理装置の真空容器壁に設けた開口部に真空シール部材を挟持して装着することによって、真空容器内を所定の真空度に維持することができ、ＩＣＰアンテナユニットの脱着及び保守点検等が容易なプラズマ処理装置を提供することができる。
【００１７】
前記ＩＣＰアンテナ導体の一端は整合器を介して高周波電源に接続し、他端は接地する。必要に応じて、コンデンサを介して接地することができる。ＩＣＰアンテナ導体の一端に高周波電力を給電してＩＣＰアンテナ導体に高周波電流を流すことによって、真空容器内に原料ガスの放電プラズマを発生させることができる。高周波電力としては、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を給電することができるが、この周波数に限定されるものではない。
【００１８】
更に、本発明によれば、前記真空容器壁の一部、例えば、天板に一定間隔で複数の開口部を設け、各開口部に前記ＩＣＰアンテナユニットを装着して各ＩＣＰアンテナ導体に高周波電力を給電すれば、真空容器内の大面積にわたって均一な放電プラズマを発生させることができる。また、各ＩＣＰアンテナユニットに給電する高周波電力を制御することによって放電プラズマの密度分布を調整、均一化するこができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、プラズマ処理装置に着脱が容易で、保守点検が容易なＩＣＰアンテナユニットを安価に提供することができる。また、高密度の放電プラズマを効率よく、安定に発生させることができる。更に、複数個のＩＣＰアンテナユニットを用いることによって、任意の大きさのプラズマ処理装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のＩＣＰアンテナユニットを説明するための断面模式図である。
【図２】高周波電力と放電プラズマ密度の関係を示す図である。
【図３】ＩＣＰアンテナ導体の形状の平面概略図である。
【図４】本実施例３で採用したＩＣＰアンテナユニットの主要部断面概略図である。
【図５】複数個のＩＣＰアンテナユニットを装着した実施例４を説明するための、平面概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明によるＩＣＰアンテナユニットの好適な形態は、誘電体製の筐体と、該筐体の蓋体と、該蓋体に取り付けたコの字形又はＵ字形等のＩＣＰアンテナ導体とからなり、該アンテナ導体のコの字形部分又はＵ字形部分が前記筐体内に収容された構造とする。前記ＩＣＰアンテナ導体は前記蓋体に貫通して装着するか、又はフィードスルーを介して装着する。ＩＣＰアンテナ導体として、例えば銅パイプを採用し、そのコの字形部分又はＵ字形部分に細孔を設け、前記筐体内に冷却ガスを噴射させ、ＩＣＰアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却できる構造とする。
【００２２】
本発明によるＩＣＰアンテナユニットはプラズマ処理装置等の真空容器壁に穿孔された開口部に真空シール部材を挟持して装着して使用する。前記ＩＣＰアンテナ導体の一方の給電端子は高周波電源に接続し、他方の端子は直接又はコンデンサを介して接地する。更に,前記高周波プラズマ処理装置等の真空容器壁に複数の開口部を設け、各開口部に真空シール部材を挟持して本発明によるＩＣＰアンテナユニットを装着することによって任意の面積の放電プラズマを発生させることができる。
【実施例１】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
1237178928734_0
は、本発明を実施するために好適に利用可能なＩＣＰアンテナユニットを示す概略断面図である。このＩＣＰアンテナユニットは、誘電体筐体１１と蓋体１２及び該蓋体に取り付けたコの字形のＩＣＰアンテナ導体１４で構成した。アンテナ導体１４には外径６．４ｍｍの銅パイプを採用し、フィードスルー１６を介して前記蓋体１２に取り付けた。蓋体とフィードスルー１６及びフィードスルーとＩＣＰアンテナ導体１４は真空シール部材２１を介して装着し、ガス漏れが起こらないように構成した。
【００２４】
前記誘電体筐体は直方体形状で、その内法寸法は、短辺１．８ｃｍ、長辺１３ｃｍ、深さ５ｃｍとした。前記ＩＣＰアンテナ導体１４の平坦部１４ａの長さは１０ｃｍとし、アンテナ導体と誘電体筐体内底板（誘電体窓部１７）との間隔は０．６ｃｍとなるように調整した。
【００２５】
ＩＣＰアンテナ導体１４の前記誘電体筐体内に存在するコの字形部分には多数の細孔１５を設けた。該細孔は前記誘電体筐体の内壁面に冷却ガスをほぼ均一に噴射するように開けた。前記蓋体には排気口１８を設け、該排気口とＩＣＰアンテナ導体パイプとの間は熱交換器（図示せず）とポンプ（図示せず）をフレキシブルチューブ２２で連結した。前記冷却ガスはアンテナ導体パイプの両端から導入し、前記蓋体に設けた排気口から回収した。
【００２６】
本実施例で開示した上記ＩＣＰアンテナユニットを真空容器の天板２３の開口部２４に真空シール部材２１を介挿して装着し、ＩＣＰアンテナ導体１４の一方の給電端子１９は整合器（図示せず）を介して高周波電源２０に接続し、もう一方の給電端子は接地した。真空容器内にガス圧力１パスカルのアルゴンと水素の混合ガスを導入し、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１ｋＷの高周波電力を供給して真空容器内に放電プラズマを発生させた。
【００２７】
放電プラズマは真空容器内に充満し、誘電体筐体１１の窓部１７面から１０ｃｍ離れた真空容器内のプラズマ密度は１．２×１０１１／ｃｍ３であった。図２に示すように、プラズマ密度は高周波電力にほぼ比例して増加する。また、ＩＣＰアンテナ導体面からの距離にほぼ反比例して減少することが明らかになった。
【００２８】
本実施例では、前記冷却ガスとして窒素ガスを循環させることによって、ＩＣＰアンテナ導体及び誘電体筐体の温度を８０℃以下に保持することができた。冷却ガスとしては大気を循環することも可能であり、大気を循環する場合は、熱交換器は不要で前記ＩＣＰアンテナ導体パイプから導入して前記蓋体に設けた排気口１８から排気することによって冷却することができる。
【実施例２】
【００２９】
本発明に係る第２実施例で用いたＩＣＰアンテナユニットのＩＣＰアンテナ導体の概略平面図を図３に示す。図３（ａ）に示すＩＣＰアンテナ導体は実施例１で採用したものであり、実施例２で採用したＩＣＰアンテナ導体は図３（ｂ）に示す形状のものである。ＩＣＰアンテナ導体の給電側導入部２７と接地側導入部２８を蓋体１２の一方の端部に取り付け、前記ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分は導入部分に対してほぼ直角に折り曲げられ、該Ｕ字形部分の囲む面が前記誘電体筐体内部１３の底板（誘電体窓部１７）にほぼ平行になるように構成した。前記アンテナ導体１４のＵ字形部分の長さは１０ｃｍ、その間隔は３ｃｍとした。
【００３０】
本実施例で用いたＵ字形アンテナ導体の場合、アンテナ導体の平行な部分は高周波電流が相互に逆方向に流れるため、発生する磁力線はアンテナ導体の平行部分で囲まれる面に垂
直に発生し、その磁界強度は実施例１の場合の約２倍になる。従って、比較的小さな高周波電力で放電プラズマを発生させることができ、また、放電が起こり難い低いガス圧領域、例えば０．５パスカル以下でも放電プラズマを安定に発生させることができる効果がある。
【００３１】
図３（ｂ）に示す形状のＩＣＰアンテナ導体を用いた前記ＩＣＰアンテナユニットを前記真空容器の天板２３の開口部２４に真空シール部材２１を挟持して装着し、ＩＣＰアンテナ導体１４の一方の給電端子１９に整合器（図示せず）を介して高周波電源２０を接続し、もう一方の給電端子は接地した。実施例１と同条件で放電プラズマを発生させた。誘電体筐体１１の窓部１７面から１０ｃｍ離れた真空容器内のプラズマ密度は１．８×１０１１／ｃｍ３であった。
【００３２】
本発明によれば、ＩＣＰアンテナ導体はコの字形とＵ字形に限られるものではなく、図３（ｃ）に示すように、Ｎ字形やＳ字形等とすることができる。一般に、円形のＩＣＰアンテナ導体が用いられる。円形アンテナの場合、半径をｒ、電流をＩとするとき、中心部に発生する磁界の強さＨｏは次式で表される。
Ｈｏ＝Ｉ／２ｒ
一方、本発明によるＵ字形ＩＣＰアンテナ導体の平行部分の間隔をｄとすると、中心部の磁界の強さＨ11は次式、
Ｈ11＝２Ｉ／πｄ
で表される。Ｕ字形アンテナにすると、磁界の強さは円形アンテナの（４ｒ／πｄ）倍になる。アンテナ導体の平行部分の間隔に反比例するため、間隔を狭くすることによって誘導磁界の強さを大きくすることができる。本実施例では、同じ長さのアンテナ導体を用いた場合、円形アンテナの約１．７倍の磁界強度が得られた。なお、前記ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分が囲む長方形の長辺の長さＬに対する平行部分の間隔ｄの比ｄ／Ｌは特に限定されるものではないが、０．０５乃至０．５であることが望ましい。
【実施例３】
【００３３】
第３の実施例で採用したＩＣＰアンテナユニットの主要部断面概略図を図４に示す。ＩＣＰアンテナ導体１４は、外径６．４ｍｍの銅パイプを図４に示すような形状に整形加工したものを用いた。該ＩＣＰアンテナ導体の給電側導入部２７と接地側導入部２８を前記蓋体１２のほぼ中央部に設け、前記ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分の囲む面が誘電体筐体１１の長辺側板とほぼ平行になるように装着した。ＩＣＰアンテナ導体１４と誘電体筐体１１の側板との間隔は５ｍｍとした。
【００３４】
本実施例では、蓋体１２を絶縁体材料で作製し、フィードスルーを省略した。ＩＣＰアンテナ導体１４は蓋体１２にガスシール部材２１を介して直接取り付けた。前記ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分の周辺に多数の細孔を設け、冷却ガスを噴出させてアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却した。冷却ガスは蓋体１２に設けた排気口１８から回収した。
【００３５】
前記実施例１と同様にＩＣＰアンテナユニットを真空容器２３の開口部２４に装着した。アンテナ導体のＵ字形部分が真空容器の内壁面より内側に突出するように装着した。一方の給電端子１９に整合器（図示せず）を介して高周波電源２０を接続し、他方の給電端子は接地した。真空容器内にガス圧力０．５パスカルのアルゴンと水素の混合ガスを導入し、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１ｋＷの高周波電力を供給して真空容器内に放電プラズマを発生させた。
【００３６】
放電プラズマは真空容器内に充満し、誘電体筐体１１の窓部１７面から１０ｃｍ離れた真空容器内のプラズマ密度は２．２×１０１１／ｃｍ３であった。実施例２の場合は、ＩＣＰアンテナ導体のＵ字形部分が囲む面が真空容器の内壁面に平行であるため、発生する電
磁界の片面の電力しか活用できなかったが、本実施例では、ＩＣＰアンテナ導体が囲む面の両側の誘導電磁界を活用することができる。また、アンテナ導体が発生する磁力線は真空容器の内壁面にほぼ平行に発生する。従って、プラズマ中の電子は当該磁力線に束縛されて真空容器表面への散逸が抑制されるため、真空容器内に高密度の安定した放電プラズマを発生させることができる。
【実施例４】
【００３７】
複数個のＩＣＰアンテナユニットを使用した実施例について説明する。真空容器の一部である天板に２個の前記ＩＣＰアンテナユニットを装着した実施例について、ＩＣＰアンテナ導体の配置平面図を図５に示す。本実施例では、１組２個のＩＣＰアンテナユニットで構成し、両アンテナユニットは所定間隔で配置してある。両方のＩＣＰアンテナ導体１４の給電端子は給電バー２５で連結し、該給電バー２５の中心部に高周波電力給電点を設けた。また、接地側給電端子も同様に連結し、その中心部に給電点を設けて接地した。
【００３８】
給電点と両アンテナの給電端子までの距離はほぼ同一とし、給電点から見た高周波電力に対する両ＩＣＰアンテナユニットのインピーダンスが等価になるように給電点の位置を調整した。真空容器内にガス圧力０．５パスカルのアルゴンと水素の混合ガスを導入し、周波数１３．５６ＭＨｚ、出力１ｋＷの高周波電力を前記給電点に給電して真空容器内に放電プラズマを励起した。
【００３９】
本実施例では、２個の各ＩＣＰアンテナユニットとも真空容器内にほぼ同様な放電プラズマを発生させることができた。天板面からある距離におけるプラズマ密度分布は各アンテナユニットの間隔、放電ガス圧力、高周波電力等によって変化するが、一様なプラズマ密度分布を得る条件は設計事項であって、任意の面積の放電プラズマを発生させることが可能である。
【００４０】
上記実施例では、１組２個のＩＣＰアンテナユニットについて説明したが、２個に限定されるものではなく、３個、４個でもよい。更に、複数個のＩＣＰアンテナユニットからなる複数組を配置することによって、大面積の放電プラズマを発生させることができ、量産性に優れたプラズマ処理装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１１・・誘電体筐体、１２・・蓋体、１３・・筐体内部、１４・・アンテナ導体、１５・・ガス噴出口、１６・・フィードスルー、１７・・誘電体窓部、１８・・排気口、１９・・給電端子、２０・・高周波電源、２１・・真空シール部材、２２・・ガスチューブ、２３・・真空容器、２４・・開口部、２５・・給電バー、２６・・鍔部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置等の真空容器の壁面に設けられた開口部に気密を保って装着される誘導結合型アンテナユニットであって、コの字形又はＵ字形等の誘導結合型アンテナを収容する誘電体筐体と蓋体とからなり、前記コの字形又はＵ字形等の誘導結合型アンテナ導体が前記蓋体に貫通して取り付けられ、又はフィードスルーを介して取り付けられ、前記誘導結合型アンテナのコの字形部分又はＵ字形部分が前記誘電体筐体内に収容されている構造であることを特徴とする誘導結合型アンテナユニット。
【請求項２】
前記誘導結合型アンテナの給電側導入部分及び接地側導入部分が前記長方形蓋体の長手方向の両端部にあり、前記コの字形又はＵ字形等のアンテナ導体部分が前記誘電体筐体内の底板にほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項３】
前記誘導結合型アンテナのアンテナ導体部分の形状がコの字形、Ｕ字形、Ｎ字形又はＭ字形等であって、その全長は給電する高周波の４分の１波長以下であり、前記形状が作る面が前記誘電体筐体内の底板又は側板にほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項４】
前記誘導結合型アンテナ導体のコの字形又はＵ字形部分が囲む長方形の長辺に対する短辺の比が０．０５乃至０．５であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項５】
前記誘電体筐体の材質が金属酸化物、窒化物、炭化物、又はフッ化物であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項６】
前記誘電体筐体の材質が石英、アルミナ、ジルコニア、イットリア、窒化珪素又は炭化硅素であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項７】
前記誘電体筐体は、その開口部周辺に鍔部を有し、該鍔部と前記蓋体とがシール部材を挟持して固定され、一体化されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項８】
前記誘導結合型アンテナ導体が金属パイプであって、前記誘電体筐体内に収容されている部分に多数個の細孔が設けられ、該細孔から冷却ガスを前記誘電体筐体内に噴出させてアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却できる構造であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項９】
前記誘導結合型アンテナ導体パイプに設けた細孔が前記誘電体筐体内壁面に冷却ガスをほぼ均一に吹き付けるように穿孔されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項１０】
前記誘導結合型アンテナ導体パイプと前記蓋体に設けた排気口とを熱交換器及びポンプを介してフレキシブルチューブで連結し、前記冷却ガスをアンテナ導体パイプから導入し、前記排気口から回収することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項１１】
前記冷却ガスがアルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項１２】
誘導結合型アンテナを具備したプラズマ処理装置であって、その真空容器の容器壁に請求項１から１１のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニットを装着したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記誘導結合型アンテナユニットが真空容器壁に設けられた開口部に真空シール部材を挟持して装着されていることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記真空容器壁に複数の開口部が設けられ、各開口部に請求項１から１１のいずれかに記載のアンテナユニットを装着したことを特徴とする請求項１２及び１３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１】
プラズマ処理装置等の真空容器の壁面に設けられた開口部に気密を保って装着される誘導結合型アンテナユニットであって、コの字形又はＵ字形等の誘導結合型アンテナを収容する誘電体筐体と蓋体とからなり、前記コの字形又はＵ字形等の誘導結合型アンテナ導体が前記蓋体に貫通して取り付けられ、又はフィードスルーを介して取り付けられ、前記誘導結合型アンテナのコの字形部分又はＵ字形部分が前記誘電体筐体内に収容されている構造であることを特徴とする誘導結合型アンテナユニット。
【請求項２】
前記誘導結合型アンテナの給電側導入部分及び接地側導入部分が前記長方形蓋体の長手方向の両端部にあり、前記コの字形又はＵ字形等のアンテナ導体部分が前記誘電体筐体内の底板にほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項３】
前記誘導結合型アンテナのアンテナ導体部分の形状がコの字形、Ｕ字形、Ｎ字形又はＭ字形等であって、その全長は給電する高周波の４分の１波長以下であり、前記形状が作る面が前記誘電体筐体内の底板又は側板にほぼ平行に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項４】
前記誘導結合型アンテナ導体のコの字形又はＵ字形部分が囲む長方形の長辺に対する短辺の比が０．０５乃至０．５であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項５】
前記誘電体筐体の材質が金属酸化物、窒化物、炭化物、又はフッ化物であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項６】
前記誘電体筐体の材質が石英、アルミナ、ジルコニア、イットリア、窒化珪素又は炭化硅素であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項７】
前記誘電体筐体は、その開口部周辺に鍔部を有し、該鍔部と前記蓋体とがシール部材を挟持して固定され、一体化されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項８】
前記誘導結合型アンテナ導体が金属パイプであって、前記誘電体筐体内に収容されている部分に多数個の細孔が設けられ、該細孔から冷却ガスを前記誘電体筐体内に噴出させてアンテナ導体及び誘電体筐体を冷却できる構造であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項９】
前記誘導結合型アンテナ導体パイプに設けた細孔が前記誘電体筐体内壁面に冷却ガスをほぼ均一に吹き付けるように穿孔されていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項１０】
前記誘導結合型アンテナ導体パイプと前記蓋体に設けた排気口とを熱交換器及びポンプを介してフレキシブルチューブで連結し、前記冷却ガスをアンテナ導体パイプから導入し、前記排気口から回収することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項１１】
前記冷却ガスがアルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスであることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニット。
【請求項１２】
誘導結合型アンテナを具備したプラズマ処理装置であって、その真空容器の容器壁に請求項１から１１のいずれかに記載の誘導結合型アンテナユニットを装着したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１３】
前記誘導結合型アンテナユニットが真空容器壁に設けられた開口部に真空シール部材を挟持して装着されていることを特徴とする請求項１２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】
前記真空容器壁に複数の開口部が設けられ、各開口部に請求項１から１１のいずれかに記載のアンテナユニットを装着したことを特徴とする請求項１２及び１３に記載のプラズマ処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−２２５２９６（Ｐ２０１０−２２５２９６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６８０２９（Ｐ２００９−６８０２９）
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（５０５４０２５８１）株式会社イー・エム・ディー (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月７日（２０１０．１０．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１９日（２００９．３．１９）
【出願人】（５０５４０２５８１）株式会社イー・エム・ディー (16)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]